eng
TS_pub
technospheramag
technospheramag
ТЕХНОСФЕРА_РИЦ
Выпуск #6/2022
С.Шаврин, Н.Лихачев, М.Воронкова, М.Лихачев
ЗАДАЧИ ВНЕДРЕНИЯ А-СЕТИ В УПРАВЛЕНИИ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
ЗАДАЧИ ВНЕДРЕНИЯ А-СЕТИ В УПРАВЛЕНИИ ВОЗДУШНЫМ ДВИЖЕНИЕМ
Просмотры: 828
DOI: 10.22184/2070-8963.2022.106.6.70.74
Рассмотрены вопросы обеспечения ситуационной осведомленности пилотов воздушных судов средствами самоорганизующихся сетевых технологий (А–сети) автоматического зависимого наблюдения вещательного типа. Отмечается необходимость и рассматриваются средства обеспечения информационной безопасности передаваемых сообщений в плане поддержки как их конфиденциальности, так и аутентификации, целостности и защиты от повторов ранее переданных.
Рассмотрены вопросы обеспечения ситуационной осведомленности пилотов воздушных судов средствами самоорганизующихся сетевых технологий (А–сети) автоматического зависимого наблюдения вещательного типа. Отмечается необходимость и рассматриваются средства обеспечения информационной безопасности передаваемых сообщений в плане поддержки как их конфиденциальности, так и аутентификации, целостности и защиты от повторов ранее переданных.
Теги: air traffic management a-network automatic dependent surveillance of broadcast type information security автоматическое зависимое наблюдение вещательного типа а–сеть информационная безопасность управление воздушным движением
ЗАДАЧИ
ВНЕДРЕНИЯ А-СЕТИ
в управлении воздушным движением
С.Шаврин, д.т.н., профессор МТУСИ /sss@mtuci.ru,
Н.Лихачев, к.т.н., доцент МТУСИ / n.likhachev@inbox.ru,
М.Воронкова, зам. декана МТУСИ,
М.Лихачев, студент МТУСИ
УДК. 621.391, DOI: 10.22184/2070-8963.2022.106.6.70.74
Рассмотрены вопросы обеспечения ситуационной осведомленности пилотов воздушных судов средствами самоорганизующихся сетевых технологий (А–сети) автоматического зависимого наблюдения вещательного типа. Отмечается необходимость и рассматриваются средства обеспечения информационной безопасности передаваемых сообщений в плане поддержки как их конфиденциальности, так и аутентификации, целостности и защиты от повторов ранее переданных.
Обеспечение участников и органов управления воздушным движением ситуационной осведомленностью и фиксация фактов аварийных ситуаций и координат воздушных судов (ВС) для ускорения спасения и других действий, направленных на снижение последствий аварий − основное назначение систем наблюдения за воздушными судами [1, 2]. Сетевые технологии, не требующие привязки к инфраструктуре, существенно расширяют зону наблюдения, однако при низкой плотности воздушных судов в расчете на единицу земной поверхности, например, в океанических зонах и зоне вечной мерзлоты, объекты могут оказываться за пределами наблюдения.
Радикальным решением проблемы ограниченности зоны радиообзора может явиться включение в контур автоматического зависимого наблюдения вещательного типа (АЗН-В) низколетящих космических аппаратов (КА). Некоторые системы спутниковой связи, базирующиеся на низких круговых околоземных орбитах, хорошо соответствуют протоколам сетевых систем АЗН-В, обеспечивая возможность глобальной поддержки наблюдения в приемлемых стоимостных рамках [1].
Качественно новые возможности наблюдения объектов, передвигающихся в воздушном пространстве, открыла эпоха создания глобальных навигационных спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС и т.п.). Для передачи информации с этих систем пилотам других судов и наземным службам для радикального решения проблемы ситуационной осведомленности и регистрации аварийных ситуаций Международная организация гражданской авиации (ИКАО) разработала концепцию АЗН-В [1].
К сожалению, угрозы сегодня очень существенно возросли: квалифицированный терроризм в авиации и противостояние России со странами блока НАТО. Вследствие этого появляются возможности следующих видов атак на сигналы АЗН-В:
радиоперехват с целью определения реальных координат конкретного ВС;
организация целенаправленных квалифицированных помех, подобных реальным сигналам АЗН-В, − фантомов;
завал спамом экрана диспетчера или ВС;
атака на сигналы ГНСС ("грубое" подавление спутниковых сигналов наведенной помехой, генерация в эфир сигналов "ложных" спутников).
Радикальным решением проблемы наблюдения за ВС, обеспечивающим достаточную ситуационную осведомленность пилотов с охватом потенциально опасных объектов, является система АЗН-В на основе самоорганизующихся сетевых технологий − А-сеть [3]. Функциональное назначение А-сети заключается в обеспечении возможности конфиденциального аутентифицированного обмена информацией между объектами, находящимися в зоне взаимного радиодоступа (каждый объект имеет радиодоступ хотя бы к одному смежному объекту А-сети). При отсутствии прямого радиодоступа между двумя объектами передача информации между ними осуществляется через другие, смежные объекты.
А-сеть строится по самоорганизующимся принципам [4], карта сети содержит:
текущую архитектуру сети в форме географических координат доступных для связи объектов и взаимных связей между ними;
таблицу расстояний между объектами, вычисленных по их географическим координатам;
таблицу расстояний между объектами, вычисленную по измеренному значению времени распространения сигналов между объектами;
таблицу пропускной способности каналов между объектами;
рельеф местности для прогнозирования пределов зоны прямого радиодоступа.
Механизмом организации сетей, аутентификации и обеспечения конфиденциальности служит комбинация принципов симметричной и двухключевой криптографии, причем двухключевые алгоритмы используются для аутентифицированного конфиденциального обмена сеансовым ключом, а симметричные − для поддержки вещательного, в пределах сети, режима защищенного обмена сообщениями.
На одной несущей частоте может быть обеспечена организация нескольких независимых сетей по общему принципу "каждому должно быть доступно только то, на что у него есть права". Возможна также организация каналов защищенного обмена между сетями. Таким образом, А-сеть обеспечивает решение задач наблюдения и ситуационной осведомленности в защищенном от перехвата, повторов, фантомов и других деструктивных воздействий режиме.
Рассмотренные технологии были представлены и защищены российской делегацией на 38-й сессии Ассамблеи ИКАО и вошли в том 6 приложения 10 Конвенции по гражданской авиации.
Обмен информацией между объектами А-сети осуществляется в спектре 118−136,975 МГц, где для этой цели для международных полетов выделены две несущие частоты: 113,250 и 136,925 МГц – и необходимое количество может быть выделено для национальных требований.
В целях более рационального использования общего спектрального ресурса с учетом статистики трафика в разных регионах представляется целесообразным разделение национальных каналов АЗН-В на магистральные − общие для страны или больших территорий −
и местные, назначаемые из числа наиболее свободных в данном регионе. Следует учитывать, что в будущем диапазон настройки для передатчика может также охватывать любой из каналов шириной 25 кГц в диапазоне от 112,0 до 117,975 МГц, а для приемника может использоваться любой из каналов шириной 25 кГц.
Каждый объект А-сети (ВС, наземное транспортное средство, а также наземная станция) должен быть оснащен системами для определения местоположения для синхронизации передачи и приема данных. В стандарте передачи данных время канала делится на слоты, имеющие во времени постоянную длину 13,33 мс. "Суперфрейм", который является важным термином, используемым в канальном управлении, состоит из группы слотов, которые охватывают период в 60 с. Он содержит 4 500 слотов (75 слотов в секунду).
Каждый временнóй слот доступен для приема или передачи информации от любого объекта А-сети, поддерживающего связь на одной несущей частоте. Одно сообщение минимальной длины, содержащее информацию только о местоположении объекта, занимает один временнóй слот. Другие, более длинные, сообщения могут занимать несколько слотов, вплоть до 75. Такое сообщение размером 2 400 байт будет передаваться в течение 1 с.
Гибкая структура сообщения позволяет станции передавать сообщение и одновременно резервировать слоты для ответа или будущего использования.
Применяемый для построения А-сети протокол требует синхронизации времени для обеспечения бесконфликтного доступа к частотному ресурсу без взаимных помех (UTC −
стандарт времени, который является универсальным скоординированным временем). Концепция синхронизации времени должна удовлетворять самым строгим требованиям к точности, непрерывности и целостности работы для авиации.
Синхронный характер сети обеспечивает возможность локализации источников злонамеренных воздействий, а также в целях навигации в отсутствие сигналов ГНСС.
Для работы системы установлены три категории точности синхронизации в зависимости от источника данных времени и степени надежности синхронизации источника:
первичная синхронизация, обеспечивающая наивысшую точность привязки к UTC; основана на использовании внешних источников времени. Объект А-сети должен получать первичное время от приемника ГНСС, который всегда будет источником при наличии выбора, кроме случаев, когда он недоступен;
при недоступности первичного времени применяется вторичная синхронизация, требования к точности которой ниже. Вторичное время можно получить от других объектов А-сети, включая наземные и бортовые транспондеры, которые имеют сертифицированное первичное время. Вторичное время может быть получено, например, на основании анализа временны'х границ слота во время передачи сообщений от ближайших объектов;
при недоступности первичного и вторичного источников применяют третичные источники времени, для которых требования к точности еще ниже.
Режимы вторичного и третичного времени считаются режимами отказа и должны индицироваться в А-сети.
Интересы безопасности полетов диктуют необходимость разработки концепции и средств обеспечения информационной безопасности А-сети, гарантирующих защиту от:
перехвата сообщений, содержащих одновременно идентификатор ВС и его координаты, несанкционированными органами или частными лицами;
навязывание ложной информации со стороны террористов и легальных участников воздушного движения;
возможности отрицания легальным участником воздушного движения фактов передачи в эфир сообщений АЗН-В;
повторов ранее переданных сообщений, передаваемых "в записи" террористами или легальными участниками воздушного движения с целью формирования фантома;
возможности навязывания террористами или легальными участниками воздушного движения сообщений "от чужого имени" −
от лица других участников движения;
подавление сигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
Наиболее адекватным средством решения задачи обеспечения информационной безопасности в сложившихся условиях представляется использование двухключевых (Public-Key) алгоритмов криптографической защиты информации. Необходимый уровень безопасности полета в текущих условиях можно обеспечить за счет внедрения системы информационной безопасности в соответствии со следующими требованиями:
система должна быть снабжена автоматическими невыключаемыми/неостанавливаемыми средствами наблюдения, сигнал от которых, несущий идентификатор воздушного судна (должен быть открыт), временны'е и пространственные координаты, должен быть защищен криптографическими средствами от перехвата террористами и несанкционированными пользователями;
система должна защищать процесс наблюдения от неверной информации, поступившей из несанкционированных источников; источники всех сообщений должны быть аутентифицированы и проверены на подлинность; прием информации из несанкционированных источников должен стать невозможным. Получатель сообщения должен иметь возможность убедиться, что принятое сообщение не было изменено при передаче; у нарушителя не должно быть возможности заменить подлинное сообщение на ложное. Получатель также должен иметь возможность убедиться в его происхождении; у нарушителя не должно быть возможности замаскироваться под кого-либо другого;
система должна предоставить поддержку функции идентификации, обеспечивая возможность отличать фантомы от реальных ВС;
система должна позволить определить местонахождение сигналов-призраков, чтобы надлежащим образом подавить их;
система должна обеспечивать неотрекаемость: у отправителя не должно быть возможности ложно отрицать позднее, что он посылал сообщения. Отправитель не может отрицать, что он является автором сообщения и ссылаться на то, что он его не посылал; кроме того, получение каждого сообщения сопровождается подтверждением и пересылкой отправителю уведомления об этом, включая регистрацию у получателя;
необходимо обеспечить в масштабе системы возможность управления и навигации воздушных судов на случай подавления сигналов ГНСС;
в целях записи и последующей интерпретации событий, включая поисково-спасательные действия, сообщения АЗН-В следует соотнести со шкалой времени (метка времени); это позволит записать положение всех ВС в четырех измерениях;
все действия по обеспечению безопасности должны строиться на основном принципе, когда применяемые меры безопасности должны быть соизмеримыми с угрозами. После оценки риска, проводимой соответствующими национальными полномочными органами, должна быть обеспечена разработка мер защиты критически важных систем информационных и связных технологий, используемых для целей гражданской авиации, вмешательство в которые может поставить под угрозу безопасность гражданской авиации. Политика риска должна быть прозрачной, предсказуемой и контролируемой, сосредоточенной на самом высоком риске, объективной;
помимо защиты от несанкционированного доступа и использования, система безопасности должна обнаруживать кибератаки на систему, обеспечивая надлежащую защиту от вирусов и хакерских программ, выполняя записи, анализ и разработку соответствующего противодействия;
криптографические алгоритмы, используемые в системе, должны иметь подтвержденный статус (Approved), а средства защиты – сертифицированы. Длина ключа должна обеспечивать требуемый уровень защиты. При использовании двухключевых алгоритмов криптозащиты система должна обеспечивать устойчивость к попыткам составления террористом "словаря" зашифрованных открытым ключом двухключевого алгоритма сообщений известного содержания, дающего возможность распознавания этих сообщений в составе потока сообщений.
Решение поставленных проблем может быть достигнуто использованием самоорганизующихся сетевых технологий − построением А-сети на основе специальных коммутирующих радиотранспондеров, функционирующих на базе протоколов сети. Системный подход к процессу наблюдения за воздушными судами в рамках А-сети снимет проблему наложения во времени сигналов разных воздушных судов, передаваемых на одной частоте, и обусловленные этим положением взаимные помехи.
Конфиденциальность передачи сообщений в А-сети обеспечивается:
на этапе формирования общего сеансового ключа − шифрованием передаваемого сообщения открытым ключом двухключевой криптосистемы приемника сообщения;
на этапе работы в сети − использованием сформированного сеансового ключа для шифрования сообщений.
Аутентификация источника сообщений в А-сети обеспечивается:
на этапе формирования общего сеансового ключа − шифрованием передаваемого сообщения закрытым ключом двухключевой криптосистемы источника и (при наличии) промежуточного узла передачи сообщения;
на этапе работы в сети – использованием сформированного сеансового ключа для шифрования сообщений.
Предлагаемая концепция обеспечивает следующие дополнительные функции зависимого наблюдения-вещания:
масштабируемость. При необходимости пилот любого ВС может расширить зону наблюдения (в пределах зоны А-сети) в любую сторону на требуемую глубину;
живучесть. Распад А-сети на несколько частей не приводит к потере наблюдения. Каждая часть сохраняет способность автономного функционирования;
надежность и безопасность. Наличие обходных направлений А-сети обеспечивает сохранение информационного обмена при потере прямого радиодоступа, например, вызванного влиянием препятствий;
защищенность от наведенных целенаправленных помех типа создания ложного объекта. Измерение реального расстояния до объекта или его реальных координат (за счет измерения значения времени распространения) дает основание игнорировать подобные объекты и исключать их из образа сети.
Кроме того, обеспечиваются следующие дополнительные телекоммуникационные функции:
поиск объекта в А-сети. При возникновении потребности передачи информации определенному объекту может быть использован принцип "штурма", заключающийся в рассылке запроса на соединение в широковещательном режиме (во всех направлениях) с защитой от повторной передачи по одному и тому же участку;
приоритезация сообщений в соответствии со статусом содержания. Наличие образа А-сети на объекте дает возможность обеспечить "ручную" маршрутизацию сообщения или автоматическую в соответствии с его рангом;
возможность организации речевого обмена для аварийных ситуаций, например, при отсутствии прямого радиодоступа или потере голосовой связи.
ЛИТЕРАТУРА
Фальков Э., Шаврин С. АЗН-В и информационная безопасность воздушного движения // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 5. С. 50–56.
Фальков Э., Шаврин С., Алешин В. СЕТЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ АЗН-В-решение проблемы нахождения БПЛА в общем воздушном пространстве // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2022. № 4. С. 66–70.
Григорьев И.Д., Орлов В.Г. Анализ уязвимостей АЗН-В на базе 1090 // Материалы Международной научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения". INTERMATIC-2016. 2016. С. 171–174.
Мирошниченко А., Татарчук И., Фальков Э., Шаврин С. Сравнение пропускной способности систем автоматического зависимого наблюдения-вещания // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 3. С. 24–29.
ВНЕДРЕНИЯ А-СЕТИ
в управлении воздушным движением
С.Шаврин, д.т.н., профессор МТУСИ /sss@mtuci.ru,
Н.Лихачев, к.т.н., доцент МТУСИ / n.likhachev@inbox.ru,
М.Воронкова, зам. декана МТУСИ,
М.Лихачев, студент МТУСИ
УДК. 621.391, DOI: 10.22184/2070-8963.2022.106.6.70.74
Рассмотрены вопросы обеспечения ситуационной осведомленности пилотов воздушных судов средствами самоорганизующихся сетевых технологий (А–сети) автоматического зависимого наблюдения вещательного типа. Отмечается необходимость и рассматриваются средства обеспечения информационной безопасности передаваемых сообщений в плане поддержки как их конфиденциальности, так и аутентификации, целостности и защиты от повторов ранее переданных.
Обеспечение участников и органов управления воздушным движением ситуационной осведомленностью и фиксация фактов аварийных ситуаций и координат воздушных судов (ВС) для ускорения спасения и других действий, направленных на снижение последствий аварий − основное назначение систем наблюдения за воздушными судами [1, 2]. Сетевые технологии, не требующие привязки к инфраструктуре, существенно расширяют зону наблюдения, однако при низкой плотности воздушных судов в расчете на единицу земной поверхности, например, в океанических зонах и зоне вечной мерзлоты, объекты могут оказываться за пределами наблюдения.
Радикальным решением проблемы ограниченности зоны радиообзора может явиться включение в контур автоматического зависимого наблюдения вещательного типа (АЗН-В) низколетящих космических аппаратов (КА). Некоторые системы спутниковой связи, базирующиеся на низких круговых околоземных орбитах, хорошо соответствуют протоколам сетевых систем АЗН-В, обеспечивая возможность глобальной поддержки наблюдения в приемлемых стоимостных рамках [1].
Качественно новые возможности наблюдения объектов, передвигающихся в воздушном пространстве, открыла эпоха создания глобальных навигационных спутниковых систем (GPS, ГЛОНАСС и т.п.). Для передачи информации с этих систем пилотам других судов и наземным службам для радикального решения проблемы ситуационной осведомленности и регистрации аварийных ситуаций Международная организация гражданской авиации (ИКАО) разработала концепцию АЗН-В [1].
К сожалению, угрозы сегодня очень существенно возросли: квалифицированный терроризм в авиации и противостояние России со странами блока НАТО. Вследствие этого появляются возможности следующих видов атак на сигналы АЗН-В:
радиоперехват с целью определения реальных координат конкретного ВС;
организация целенаправленных квалифицированных помех, подобных реальным сигналам АЗН-В, − фантомов;
завал спамом экрана диспетчера или ВС;
атака на сигналы ГНСС ("грубое" подавление спутниковых сигналов наведенной помехой, генерация в эфир сигналов "ложных" спутников).
Радикальным решением проблемы наблюдения за ВС, обеспечивающим достаточную ситуационную осведомленность пилотов с охватом потенциально опасных объектов, является система АЗН-В на основе самоорганизующихся сетевых технологий − А-сеть [3]. Функциональное назначение А-сети заключается в обеспечении возможности конфиденциального аутентифицированного обмена информацией между объектами, находящимися в зоне взаимного радиодоступа (каждый объект имеет радиодоступ хотя бы к одному смежному объекту А-сети). При отсутствии прямого радиодоступа между двумя объектами передача информации между ними осуществляется через другие, смежные объекты.
А-сеть строится по самоорганизующимся принципам [4], карта сети содержит:
текущую архитектуру сети в форме географических координат доступных для связи объектов и взаимных связей между ними;
таблицу расстояний между объектами, вычисленных по их географическим координатам;
таблицу расстояний между объектами, вычисленную по измеренному значению времени распространения сигналов между объектами;
таблицу пропускной способности каналов между объектами;
рельеф местности для прогнозирования пределов зоны прямого радиодоступа.
Механизмом организации сетей, аутентификации и обеспечения конфиденциальности служит комбинация принципов симметричной и двухключевой криптографии, причем двухключевые алгоритмы используются для аутентифицированного конфиденциального обмена сеансовым ключом, а симметричные − для поддержки вещательного, в пределах сети, режима защищенного обмена сообщениями.
На одной несущей частоте может быть обеспечена организация нескольких независимых сетей по общему принципу "каждому должно быть доступно только то, на что у него есть права". Возможна также организация каналов защищенного обмена между сетями. Таким образом, А-сеть обеспечивает решение задач наблюдения и ситуационной осведомленности в защищенном от перехвата, повторов, фантомов и других деструктивных воздействий режиме.
Рассмотренные технологии были представлены и защищены российской делегацией на 38-й сессии Ассамблеи ИКАО и вошли в том 6 приложения 10 Конвенции по гражданской авиации.
Обмен информацией между объектами А-сети осуществляется в спектре 118−136,975 МГц, где для этой цели для международных полетов выделены две несущие частоты: 113,250 и 136,925 МГц – и необходимое количество может быть выделено для национальных требований.
В целях более рационального использования общего спектрального ресурса с учетом статистики трафика в разных регионах представляется целесообразным разделение национальных каналов АЗН-В на магистральные − общие для страны или больших территорий −
и местные, назначаемые из числа наиболее свободных в данном регионе. Следует учитывать, что в будущем диапазон настройки для передатчика может также охватывать любой из каналов шириной 25 кГц в диапазоне от 112,0 до 117,975 МГц, а для приемника может использоваться любой из каналов шириной 25 кГц.
Каждый объект А-сети (ВС, наземное транспортное средство, а также наземная станция) должен быть оснащен системами для определения местоположения для синхронизации передачи и приема данных. В стандарте передачи данных время канала делится на слоты, имеющие во времени постоянную длину 13,33 мс. "Суперфрейм", который является важным термином, используемым в канальном управлении, состоит из группы слотов, которые охватывают период в 60 с. Он содержит 4 500 слотов (75 слотов в секунду).
Каждый временнóй слот доступен для приема или передачи информации от любого объекта А-сети, поддерживающего связь на одной несущей частоте. Одно сообщение минимальной длины, содержащее информацию только о местоположении объекта, занимает один временнóй слот. Другие, более длинные, сообщения могут занимать несколько слотов, вплоть до 75. Такое сообщение размером 2 400 байт будет передаваться в течение 1 с.
Гибкая структура сообщения позволяет станции передавать сообщение и одновременно резервировать слоты для ответа или будущего использования.
Применяемый для построения А-сети протокол требует синхронизации времени для обеспечения бесконфликтного доступа к частотному ресурсу без взаимных помех (UTC −
стандарт времени, который является универсальным скоординированным временем). Концепция синхронизации времени должна удовлетворять самым строгим требованиям к точности, непрерывности и целостности работы для авиации.
Синхронный характер сети обеспечивает возможность локализации источников злонамеренных воздействий, а также в целях навигации в отсутствие сигналов ГНСС.
Для работы системы установлены три категории точности синхронизации в зависимости от источника данных времени и степени надежности синхронизации источника:
первичная синхронизация, обеспечивающая наивысшую точность привязки к UTC; основана на использовании внешних источников времени. Объект А-сети должен получать первичное время от приемника ГНСС, который всегда будет источником при наличии выбора, кроме случаев, когда он недоступен;
при недоступности первичного времени применяется вторичная синхронизация, требования к точности которой ниже. Вторичное время можно получить от других объектов А-сети, включая наземные и бортовые транспондеры, которые имеют сертифицированное первичное время. Вторичное время может быть получено, например, на основании анализа временны'х границ слота во время передачи сообщений от ближайших объектов;
при недоступности первичного и вторичного источников применяют третичные источники времени, для которых требования к точности еще ниже.
Режимы вторичного и третичного времени считаются режимами отказа и должны индицироваться в А-сети.
Интересы безопасности полетов диктуют необходимость разработки концепции и средств обеспечения информационной безопасности А-сети, гарантирующих защиту от:
перехвата сообщений, содержащих одновременно идентификатор ВС и его координаты, несанкционированными органами или частными лицами;
навязывание ложной информации со стороны террористов и легальных участников воздушного движения;
возможности отрицания легальным участником воздушного движения фактов передачи в эфир сообщений АЗН-В;
повторов ранее переданных сообщений, передаваемых "в записи" террористами или легальными участниками воздушного движения с целью формирования фантома;
возможности навязывания террористами или легальными участниками воздушного движения сообщений "от чужого имени" −
от лица других участников движения;
подавление сигналов глобальных навигационных спутниковых систем.
Наиболее адекватным средством решения задачи обеспечения информационной безопасности в сложившихся условиях представляется использование двухключевых (Public-Key) алгоритмов криптографической защиты информации. Необходимый уровень безопасности полета в текущих условиях можно обеспечить за счет внедрения системы информационной безопасности в соответствии со следующими требованиями:
система должна быть снабжена автоматическими невыключаемыми/неостанавливаемыми средствами наблюдения, сигнал от которых, несущий идентификатор воздушного судна (должен быть открыт), временны'е и пространственные координаты, должен быть защищен криптографическими средствами от перехвата террористами и несанкционированными пользователями;
система должна защищать процесс наблюдения от неверной информации, поступившей из несанкционированных источников; источники всех сообщений должны быть аутентифицированы и проверены на подлинность; прием информации из несанкционированных источников должен стать невозможным. Получатель сообщения должен иметь возможность убедиться, что принятое сообщение не было изменено при передаче; у нарушителя не должно быть возможности заменить подлинное сообщение на ложное. Получатель также должен иметь возможность убедиться в его происхождении; у нарушителя не должно быть возможности замаскироваться под кого-либо другого;
система должна предоставить поддержку функции идентификации, обеспечивая возможность отличать фантомы от реальных ВС;
система должна позволить определить местонахождение сигналов-призраков, чтобы надлежащим образом подавить их;
система должна обеспечивать неотрекаемость: у отправителя не должно быть возможности ложно отрицать позднее, что он посылал сообщения. Отправитель не может отрицать, что он является автором сообщения и ссылаться на то, что он его не посылал; кроме того, получение каждого сообщения сопровождается подтверждением и пересылкой отправителю уведомления об этом, включая регистрацию у получателя;
необходимо обеспечить в масштабе системы возможность управления и навигации воздушных судов на случай подавления сигналов ГНСС;
в целях записи и последующей интерпретации событий, включая поисково-спасательные действия, сообщения АЗН-В следует соотнести со шкалой времени (метка времени); это позволит записать положение всех ВС в четырех измерениях;
все действия по обеспечению безопасности должны строиться на основном принципе, когда применяемые меры безопасности должны быть соизмеримыми с угрозами. После оценки риска, проводимой соответствующими национальными полномочными органами, должна быть обеспечена разработка мер защиты критически важных систем информационных и связных технологий, используемых для целей гражданской авиации, вмешательство в которые может поставить под угрозу безопасность гражданской авиации. Политика риска должна быть прозрачной, предсказуемой и контролируемой, сосредоточенной на самом высоком риске, объективной;
помимо защиты от несанкционированного доступа и использования, система безопасности должна обнаруживать кибератаки на систему, обеспечивая надлежащую защиту от вирусов и хакерских программ, выполняя записи, анализ и разработку соответствующего противодействия;
криптографические алгоритмы, используемые в системе, должны иметь подтвержденный статус (Approved), а средства защиты – сертифицированы. Длина ключа должна обеспечивать требуемый уровень защиты. При использовании двухключевых алгоритмов криптозащиты система должна обеспечивать устойчивость к попыткам составления террористом "словаря" зашифрованных открытым ключом двухключевого алгоритма сообщений известного содержания, дающего возможность распознавания этих сообщений в составе потока сообщений.
Решение поставленных проблем может быть достигнуто использованием самоорганизующихся сетевых технологий − построением А-сети на основе специальных коммутирующих радиотранспондеров, функционирующих на базе протоколов сети. Системный подход к процессу наблюдения за воздушными судами в рамках А-сети снимет проблему наложения во времени сигналов разных воздушных судов, передаваемых на одной частоте, и обусловленные этим положением взаимные помехи.
Конфиденциальность передачи сообщений в А-сети обеспечивается:
на этапе формирования общего сеансового ключа − шифрованием передаваемого сообщения открытым ключом двухключевой криптосистемы приемника сообщения;
на этапе работы в сети − использованием сформированного сеансового ключа для шифрования сообщений.
Аутентификация источника сообщений в А-сети обеспечивается:
на этапе формирования общего сеансового ключа − шифрованием передаваемого сообщения закрытым ключом двухключевой криптосистемы источника и (при наличии) промежуточного узла передачи сообщения;
на этапе работы в сети – использованием сформированного сеансового ключа для шифрования сообщений.
Предлагаемая концепция обеспечивает следующие дополнительные функции зависимого наблюдения-вещания:
масштабируемость. При необходимости пилот любого ВС может расширить зону наблюдения (в пределах зоны А-сети) в любую сторону на требуемую глубину;
живучесть. Распад А-сети на несколько частей не приводит к потере наблюдения. Каждая часть сохраняет способность автономного функционирования;
надежность и безопасность. Наличие обходных направлений А-сети обеспечивает сохранение информационного обмена при потере прямого радиодоступа, например, вызванного влиянием препятствий;
защищенность от наведенных целенаправленных помех типа создания ложного объекта. Измерение реального расстояния до объекта или его реальных координат (за счет измерения значения времени распространения) дает основание игнорировать подобные объекты и исключать их из образа сети.
Кроме того, обеспечиваются следующие дополнительные телекоммуникационные функции:
поиск объекта в А-сети. При возникновении потребности передачи информации определенному объекту может быть использован принцип "штурма", заключающийся в рассылке запроса на соединение в широковещательном режиме (во всех направлениях) с защитой от повторной передачи по одному и тому же участку;
приоритезация сообщений в соответствии со статусом содержания. Наличие образа А-сети на объекте дает возможность обеспечить "ручную" маршрутизацию сообщения или автоматическую в соответствии с его рангом;
возможность организации речевого обмена для аварийных ситуаций, например, при отсутствии прямого радиодоступа или потере голосовой связи.
ЛИТЕРАТУРА
Фальков Э., Шаврин С. АЗН-В и информационная безопасность воздушного движения // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 5. С. 50–56.
Фальков Э., Шаврин С., Алешин В. СЕТЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ АЗН-В-решение проблемы нахождения БПЛА в общем воздушном пространстве // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2022. № 4. С. 66–70.
Григорьев И.Д., Орлов В.Г. Анализ уязвимостей АЗН-В на базе 1090 // Материалы Международной научно-технической конференции "Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения". INTERMATIC-2016. 2016. С. 171–174.
Мирошниченко А., Татарчук И., Фальков Э., Шаврин С. Сравнение пропускной способности систем автоматического зависимого наблюдения-вещания // ПЕРВАЯ МИЛЯ. 2020. № 3. С. 24–29.
Отзывы читателей
